第十章 3S集成技术

第十章第十章 3S 3S集成技术集成技术1.GIS与遥感的集成及具体技术与遥感的集成及具体技术遥遥感感影影象象是是空空间间数数据据的的一一种种形形式式，类类似似于于GIS中中的的栅栅格格数数据据。但但遥遥感感图图像像的的处处理理和和GIS中中栅栅格格数数据据的的分分析析具具有有较较大大的的差差异异，遥遥感感图图像像处处理理的的目目的的是是为为了了提提取取各各种种专专题题信信息息，其其中中的的一一些些处处理理功功能能，如如图图像像增增强强、滤滤波波、分分类类以以及及一一些些特特定定的的变变换换处处理理（如如陆陆地地卫卫星星影影象象的的KT变变换换）等等，并并不不适适用用于于GIS中中的的栅栅格格空空间间分分析析，目目前前大大多多数数GIS软软件件也也没没有有提提供供完完善善的的遥遥感感数数据据处处理理功功能能，而而遥遥感感图图像像处处理理软软件件又又不不能能很很好好地地处处理理GIS数数据据，这这需需要要实现集成的实现集成的GIS。1.GIS与遥感的集成及具体技术与遥感的集成及具体技术在软件实现上，在软件实现上，GIS与遥感的集成，可以有以下三个不与遥感的集成，可以有以下三个不同的层次同的层次Ehlers：分离的数据库，通过文件转换工具在不同系统之间传分离的数据库，通过文件转换工具在不同系统之间传输文件；输文件；两个软件模块具有一致的用户界面和同步的显示；两个软件模块具有一致的用户界面和同步的显示；集成的最高目的是实现单一的、提供了图像处理功能集成的最高目的是实现单一的、提供了图像处理功能的的GIS软件系统。软件系统。1.GIS与遥感的集成及具体技术与遥感的集成及具体技术在遥感和地理信息系统的集成系统应用方面：在遥感和地理信息系统的集成系统应用方面：（一）（一）GIS作为图像处理工具作为图像处理工具将将GIS作为遥感图像的处理工具，可以在以下几个方面作为遥感图像的处理工具，可以在以下几个方面增强标准的图像处理功能：增强标准的图像处理功能：1）几何纠正和辐射纠正）几何纠正和辐射纠正在遥感图像的实际应用中，需要首先将其转换到某个地在遥感图像的实际应用中，需要首先将其转换到某个地理坐标系下，即进行几何纠正。通常几何纠正的方法是理坐标系下，即进行几何纠正。通常几何纠正的方法是利用采集地面控制点建立多项式拟合公式，它们可以从利用采集地面控制点建立多项式拟合公式，它们可以从GIS的矢量数据库中抽取出来，然后确定每个点在图像的矢量数据库中抽取出来，然后确定每个点在图像上对应的坐标，并建立纠正公式。上对应的坐标，并建立纠正公式。1.GIS与遥感的集成及具体技术与遥感的集成及具体技术2）图像分类）图像分类对于遥感图像分类，与对于遥感图像分类，与GIS集成最明显的好处是训练区的选集成最明显的好处是训练区的选择，通过矢量择，通过矢量/栅格的综合查询，可以计算多边形区域的图栅格的综合查询，可以计算多边形区域的图像统计特征，评判分类效果，进而改善分类方法。像统计特征，评判分类效果，进而改善分类方法。此外，在图像分类中，可以将矢量数据栅格化，并作为此外，在图像分类中，可以将矢量数据栅格化，并作为“遥遥感影象感影象”参与分类，可以提高分类精度，例如，考虑到植被参与分类，可以提高分类精度，例如，考虑到植被的垂直分带特性，在进行山区的植被分类时，可以结合的垂直分带特性，在进行山区的植被分类时，可以结合DEM，将其作为一个分类变量。，将其作为一个分类变量。3）感兴趣区域的选取）感兴趣区域的选取在一些遥感图像处理中，常常需要只对某一区域进行运算，在一些遥感图像处理中，常常需要只对某一区域进行运算，以提取某些特征，这需要栅格数据和矢量数据之间的相交运以提取某些特征，这需要栅格数据和矢量数据之间的相交运算。算。1.GIS与遥感的集成及具体技术与遥感的集成及具体技术（二）遥感数据作为（二）遥感数据作为GIS的信息来源的信息来源遥感提供了廉价的、准确的、实时的数据，可以作为遥感提供了廉价的、准确的、实时的数据，可以作为GIS的的重要数据源，包括：重要数据源，包括：1）线以及其它地物要素的提取）线以及其它地物要素的提取在图像处理中，有许多边缘检测（在图像处理中，有许多边缘检测（Edge Detection）滤波算）滤波算子，可以用于提取区域的边界（如水陆边界）以及线形地物子，可以用于提取区域的边界（如水陆边界）以及线形地物（如道路、断层等），其结果可以用于更新现有的（如道路、断层等），其结果可以用于更新现有的GIS数据数据库，该过程类似于扫描图像的矢量化。库，该过程类似于扫描图像的矢量化。2）DEM数据的生成数据的生成利用航空立体像对利用航空立体像对(Stereo Images)以及雷达影象，可以生成以及雷达影象，可以生成较高精度的较高精度的DEM数据。数据。3）土地利用变化以及地图更新）土地利用变化以及地图更新2.GIS与全球定位系统的集成及具体技术与全球定位系统的集成及具体技术 作为实时提供空间定位数据的技术，作为实时提供空间定位数据的技术，GPS可以与地可以与地理信息系统进行集成，以实现不同的具体应用目标：理信息系统进行集成，以实现不同的具体应用目标：1）定位）定位主要在诸如旅游、探险等需要室外动态定位信息的主要在诸如旅游、探险等需要室外动态定位信息的活动中使用。通过将活动中使用。通过将GPS接收机连接在安装接收机连接在安装GIS软软件和该地区空间数据的便携式计算机上，可以方便件和该地区空间数据的便携式计算机上，可以方便地显示地显示GPS接收机所在位置并实时显示其运动轨迹，接收机所在位置并实时显示其运动轨迹，进而可以利用进而可以利用GIS提供的空间检索功能，得到定位提供的空间检索功能，得到定位点周围的信息，从而实现决策支持。点周围的信息，从而实现决策支持。2.GIS与全球定位系统的集成及具体技术与全球定位系统的集成及具体技术2）测量）测量主要应用于土地管理、城市规划等领域，利用主要应用于土地管理、城市规划等领域，利用GPS和和GIS的集成，可以测量区域的面积或者路径的长度。该过程的集成，可以测量区域的面积或者路径的长度。该过程类似于利用数字化仪进行数据录入，需要跟踪多边形边类似于利用数字化仪进行数据录入，需要跟踪多边形边界或路径，采集抽样后的顶点坐标，并将坐标数据通过界或路径，采集抽样后的顶点坐标，并将坐标数据通过GIS记录，然后计算相关的面积或长度数据。记录，然后计算相关的面积或长度数据。3）监控导航）监控导航用于车辆、船只的动态监控，在接收到车辆、船只发回用于车辆、船只的动态监控，在接收到车辆、船只发回的位置数据后，监控中心可以确定车船的运行轨迹，进的位置数据后，监控中心可以确定车船的运行轨迹，进而利用而利用GIS空间分析工具，判断其运行是否正常，如是否空间分析工具，判断其运行是否正常，如是否偏离预定的路线，速度是否异常（静止）等等，在出现偏离预定的路线，速度是否异常（静止）等等，在出现异常时，监控中心可以提出相应的处理措施，其中包括异常时，监控中心可以提出相应的处理措施，其中包括向车船发布导航指令。向车船发布导航指令。2.GIS与全球定位系统的集成及具体技术与全球定位系统的集成及具体技术GIS与GPS集成的系统结构模型 例子例子1 1、黄、黄冈地区运金地区运金车GPSGPS实时监控系控系统 系系统影响因素、需解决的关影响因素、需解决的关键问题，系，系统的网的网络结构和构和系系统主要功能、主要技主要功能、主要技术指指标。2 2、中国大通公司的中国大通公司的汽汽车自自动导航系航系统1 1）主要部件主要部件：2 2）系统功能）系统功能1 1 当前位置计算功能2 2）系统功能）系统功能2 2 地图画面显示功能2 2）系统功能）系统功能3 3 最佳路线制定功能2 2）系统功能）系统功能4 4 检索功能2 2）系统功能）系统功能5 5 语音提示功能3.3S集成综述集成综述 3S的结合应用，取长补短，是一个自然的发展的结合应用，取长补短，是一个自然的发展趋势，三者之间的相互作用形成了趋势，三者之间的相互作用形成了“一个大脑，一个大脑，两只眼睛两只眼睛”的框架，即的框架，即RS和和GPS向向GIS提供或更提供或更新区域信息以及空间定位，新区域信息以及空间定位，GIS进行相应的空进行相应的空间分析，以从间分析，以从RS和和GPS提供的浩如烟海的数据提供的浩如烟海的数据中提取有用信息，并进行综合集成，使之成为中提取有用信息，并进行综合集成，使之成为决策的科学依据。决策的科学依据。RSRSGPSGPSGISGIS几何配准、辅几何配准、辅助分类等助分类等提供或更新区提供或更新区域信息域信息提供或更新空提供或更新空间定位间定位定点查询专定点查询专题信息题信息几何校正、训练区选择及分类验证等几何校正、训练区选择及分类验证等提供定位遥感信息查询提供定位遥感信息查询3.3S集成综述集成综述 RS、GIS、GPS集成的方式可以在不同的技术水平上集成的方式可以在不同的技术水平上实现：实现：三种系统分开而由用户综合使用三种系统分开而由用户综合使用三者有共同的界面，做到表面上无缝的集成，数据传三者有共同的界面，做到表面上无缝的集成，数据传输则在内部通过特征码相结合输则在内部通过特征码相结合整体的集成，成为统一的系统。整体的集成，成为统一的系统。目前一般工具软件的实现技术方案是：通过支持栅格目前一般工具软件的实现技术方案是：通过支持栅格数据类型及相关的处理分析操作以实现与遥感的集成，数据类型及相关的处理分析操作以实现与遥感的集成，而通过增加一个动态矢量图层以与而通过增加一个动态矢量图层以与GPS集成。对于集成。对于3S集成技术而言，最重要的是在应用中综合使用遥感以集成技术而言，最重要的是在应用中综合使用遥感以及全球定位系统，利用其实时、准确获取数据的能力，及全球定位系统，利用其实时、准确获取数据的能力，降低应用成本或者实现一些新的应用。降低应用成本或者实现一些新的应用。nGIS、GPS、RS、移动通信q国家基础设施和支撑技术q任何时间、任何地点访问3S服务4.3S+C集成集成 思考题思考题 1.3S集成的主要内容是什么？集成的主要内容是什么？2.3S集成的意义是什么？集成的意义是什么？结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！23